Çok katmanlı ferromanyetik kobalt filmlerin yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural and magnetic properties of multilayered ferromagnetic cobalt films
- Tez No: 994082
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA TOKAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Alanya Alaaddin Keykubat Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, spintronik bellek ve devrelerinde bilgi taşıyıcısı olarak kullanılan ferromanyetik malzemelerin performansını belirleyen kritik parametrelerin farklı arayüzeyler ile kontrolü amaçlanmıştır. Bu kapsamda, farklı spin-yörünge etkileşimi özelliklerine sahip üst katmanlarla (Cu, CuIr ve Pt) üretilen Kobalt tabanlı ince filmlerin yapısal, statik ve dinamik manyetik özellikleri; sırasıyla X-ışını Kırınımı, Titreşimli Örnek Manyetometresi ve Ferromanyetik Rezonans teknikleri kullanılarak incelenmiştir. XRD analizleri, Co film kalınlığının artmasıyla birlikte kristal kalitesinin iyileştiğini ve yapının gerilimli yüzey merkezli kübik fazdan, bulk özelliklere yakın altıgen sıkı paket faza doğru evrildiğini göstermiştir. Statik manyetik ölçümler, filmlerin doygunluk manyetizasyonunun literatürle uyumlu olduğunu doğrulamakla birlikte; Co/Cu sisteminde manyetik ölü tabaka gözlenmezken, Co/CuIr arayüzeyinde atomik karışım kaynaklı yaklaşık 0.21 nm kalınlığında manyetik bir ölü tabaka tespit edilmiştir. FMR tekniği ile gerçekleştirilen dinamik analizlerde, manyetik sönümlemenin Gilbert sönümü ve İki Magnon Saçılımı mekanizmaları tarafından kontrol edildiği belirlenmiştir. Gilbert sönümleme parametresinin ters Co kalınlığı ile doğrusal artışı, sistemlerde spin-pompalaması mekanizmasının varlığını deneysel olarak kanıtlamıştır. İnce filmlerin kıyaslamasında; güçlü spin-yörünge etkileşimine sahip Pt üst katmanının ideal bir spin yutucu davranışı sergileyerek en yüksek sönümleme ve anizotropi değerlerini sağladığı, CuIr alaşımının safsızlık saçılması nedeniyle ara bir sönümleme performansı gösterdiği, zayıf spin-yörünge etkileşimine sahip Cu katmanının ise spin akımını sönümlemede en zayıf etkiyi yarattığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma, arayüzey malzemesi seçimi ve kalınlık optimizasyonu ile manyetik özelliklerin hassas bir şekilde modifiye edilebileceğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the aim was to control the critical parameters determining the performance of ferromagnetic materials used as information carriers in spintronic memories and circuits through different interfaces. In this context, the structural, static, and dynamic magnetic properties of Cobalt-based thin films produced with capping layers having different spin-orbit coupling characteristics (Cu, CuIr, and Pt) were investigated using X-ray Diffraction, Vibrating Sample Magnetometry, and Ferromagnetic Resonance techniques, respectively. XRD analyses revealed that the crystal quality improved with increasing Co film thickness, and the structure evolved from a strained face-centered cubic (fcc) phase to a hexagonal close-packed (hcp) phase exhibiting bulk-like properties. While static magnetic measurements confirmed that the saturation magnetization of the films was consistent with the literature, no magnetic dead layer was observed in the Co/Cu system; however, a magnetic dead layer of approximately 0.21 nm thickness, resulting from atomic intermixing, was detected at the Co/CuIr interface. Dynamic analyses performed using the FMR technique determined that magnetic damping was controlled by Gilbert damping and Two-Magnon Scattering mechanisms. The linear increase of the Gilbert damping parameter with inverse Co thickness experimentally demonstrated the existence of the spin-pumping mechanism in the systems. In the comparison of the thin films, it was observed that the Pt capping layer, with its strong spin-orbit coupling, exhibited ideal spin-sink behavior, providing the highest damping and anisotropy values. The CuIr alloy showed an intermediate damping performance due to impurity scattering, while the Cu layer, with weak spin-orbit coupling, created the weakest effect in damping the spin current. This study demonstrates that magnetic properties can be precisely modified through interface material selection and thickness optimization.
Benzer Tezler
- Manyetik sensör uygulamaları için, nikel tabanlı tek ve çok katmanlı ince filmlerin yapısal, manyetik ve transport özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, magnetic and transport properties of single and multi layered nickel based thin films for magnetic sensor applications
SALİH AKBULUT
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET YILDIZ
- Manyetik malzemelerde kaydırma (exchange bias) etkisi
Exchange bias effect in magnetic materials
MUSTAFA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. İLKER CENİK
- Structural and magnetic properties of exchange biased CoO/Co multilayers
Exchange bias etkisi altındaki CoO/Co çoklu katmanların yapısal ve manyetik özellikleri
EKREM SINIR
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERCÜMENT AKAT
- Bazı manyetik malzemelerde (Cu-Co, Ti1-xCoxO2 ince filmler ve mikroteller) dev manyeto empedans incelemeleri
Giant magneto impedance investigations of some magnetic materials (Cu-Co, Ti1-xCoxO2 thin films and microwires)
FİKRET YILDIZ
Doktora
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. BULAT RAMEEV
- Spintronik malzemelerin manyetik rezonans tekniği ile incelenmesi
Magnetic resonance study of spintronic materials
SÜMEYRA GÜLER KILIÇ
Doktora
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BULAT RAMEEV